半導(dǎo)體封裝是集成電路制造的后道工藝，其主要功能是保護(hù)、支撐、連接、散熱和標(biāo)準(zhǔn)化。封裝技術(shù)經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜、從低密度到高密度、從二維到三維的演進(jìn)，其發(fā)展直接推動了電子設(shè)備的小型化、高性能化和多功能化。

以下是五大階段的詳細(xì)介紹：

第一階段：通孔插裝時(shí)代

這個(gè)階段是集成電路封裝的起步時(shí)期，主要特點(diǎn)是將芯片的引腳插入印刷電路板的通孔中進(jìn)行焊接。

1. 晶體管封裝

• 代表技術(shù)： TO封裝，如TO-92、TO-220等。

• 特點(diǎn)：

• 結(jié)構(gòu)簡單：通常是一個(gè)金屬或塑料外殼，帶有幾條引線。

• 功能單一：主要用于封裝單個(gè)晶體管或簡單的二極管。

• 可靠性較低：密封性和散熱能力相對有限。

• 應(yīng)用：早期收音機(jī)、電視機(jī)等消費(fèi)電子中的分立器件。

2. 雙列直插封裝

• 代表技術(shù)： DIP。

• 特點(diǎn)：

• 標(biāo)準(zhǔn)化的引腳：引腳從封裝體兩側(cè)平行伸出，呈直線排列，易于插入PCB板。

• 易于手工操作：非常適合實(shí)驗(yàn)室原型制作和手工焊接。

• I/O密度低：引腳間距大，引腳數(shù)量有限（通常不超過64個(gè)）。

• 應(yīng)用： 早期的微處理器（如Intel 8086）、內(nèi)存芯片和標(biāo)準(zhǔn)邏輯IC。

第二階段：表面貼裝時(shí)代

為了解決通孔插裝占用面積大、效率低的問題，表面貼裝技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。它直接將封裝件貼裝在PCB板的表面，無需打孔。

代表技術(shù)：

• SOP/SOIC： DIP的表面貼裝版本，引腳呈“L”形從兩側(cè)引出。

• PLCC： 塑料有引線芯片載體，引腳呈“J”形向內(nèi)彎曲，分布在封裝四邊。

• QFP： 四側(cè)引腳扁平封裝，引腳從四個(gè)邊引出，引腳間距更小，I/O數(shù)量顯著增加。

特點(diǎn)：

• 高密度/小型化： 顯著減小了在PCB板上占用的面積。

• 自動化生產(chǎn)： 非常適合自動化貼片機(jī)進(jìn)行高速、大批量生產(chǎn)。

• 更好的電性能： 引線更短，減少了寄生電感和電容，提升了高頻性能。

• 成為主流： 至今仍是中低引腳數(shù)芯片的主流封裝形式。

第三階段：球柵陣列時(shí)代

當(dāng)QFP的引腳間距達(dá)到工藝極限（約0.3mm-0.4mm）后，再增加引腳數(shù)變得非常困難。BGA技術(shù)將引腳從封裝四周“轉(zhuǎn)移”到了底部，以陣列式排列的焊球代替引線。

代表技術(shù)：

• PBGA： 塑料封裝BGA，成本較低，應(yīng)用最廣泛。

• CBGA： 陶瓷封裝BGA，散熱和密封性好，用于高性能、高可靠性領(lǐng)域。

• FCBGA： 倒裝芯片BGA，是BGA中的高性能代表（見下文）。

特點(diǎn)：

• 極高的I/O密度： 在相同面積下，焊球陣列能提供比周邊引線多得多的I/O數(shù)量。

• 優(yōu)異的電性能和散熱性能： 焊球路徑短，電感小；芯片背面可通過封裝體直接散熱。

• 焊接可靠性更高： 焊球在熱脹冷縮時(shí)應(yīng)力分布更均勻，與PCB的連接更牢固。

• 挑戰(zhàn)： 焊點(diǎn)隱藏在封裝下方，檢測和維修困難，需要X光等專業(yè)設(shè)備。

第四階段：晶圓級封裝與倒裝芯片時(shí)代

這一階段的標(biāo)志是封裝操作在晶圓層面進(jìn)行，而不是對單個(gè)芯片進(jìn)行，并且廣泛采用“倒裝芯片”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了性能和尺寸的又一次飛躍。

核心技術(shù)：倒裝芯片

• 與引線鍵合的對比： 傳統(tǒng)“引線鍵合”是芯片正面朝上，用細(xì)金屬線連接芯片焊盤和封裝基板。而“倒裝芯片”是芯片正面朝下，通過芯片上的凸塊 直接與基板連接。

• 特點(diǎn)：

• 最短的互聯(lián)路徑： 互聯(lián)長度最短，寄生效應(yīng)最小，電性能最優(yōu)。

• 卓越的散熱和功耗： 芯片產(chǎn)生的熱量可以直接通過凸塊傳導(dǎo)到基板。

• 高I/O密度： 凸塊可以布滿整個(gè)芯片表面，而不僅僅是周邊。

代表技術(shù)：

• WLCSP

• 工藝： 直接在晶圓上完成再布線層和焊球制作，然后切割成單個(gè)芯片。封裝后的尺寸幾乎等于芯片本身的大小。

• 特點(diǎn)： 尺寸最小，成本低，電性能極佳。主要用于引腳數(shù)不多的移動設(shè)備芯片，如電源管理IC、射頻芯片等。

• Fan-In/Fan-Out WLCSP

• Fan-In： 焊球僅在芯片面積內(nèi)。

• Fan-Out： 通過模塑料將芯片包封，再布線層可以擴(kuò)展到芯片原始尺寸之外，從而在更大的區(qū)域上布置更多的焊球，用于更高引腳數(shù)的芯片（如手機(jī)應(yīng)用處理器）。

第五階段：系統(tǒng)級與三維封裝時(shí)代

這是目前最前沿的領(lǐng)域，目標(biāo)不再是封裝單個(gè)芯片，而是將多個(gè)不同工藝、不同功能的芯片（如邏輯、內(nèi)存、射頻等）集成在一起，形成一個(gè)“系統(tǒng)”或“超級芯片”。

代表技術(shù)：

• SiP

• 理念： 將多個(gè)芯片（可能采用2.5D/3D結(jié)構(gòu)）、無源元件等通過引線鍵合、倒裝芯片等方式集成在一個(gè)封裝體內(nèi)。

• 特點(diǎn)： 功能整合，縮短開發(fā)周期，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)集成。Apple Watch和很多射頻模塊都大量使用SiP。

• 2.5D封裝

• 核心技術(shù)： 使用一個(gè)硅中介層。多個(gè)芯片并排安裝在硅中介層上，中介層內(nèi)部有高密度布線（TSV），通過中介層下方的焊球與PCB連接。

• 特點(diǎn)： 實(shí)現(xiàn)了芯片間的高速互聯(lián)（如HBM內(nèi)存與GPU），互聯(lián)密度遠(yuǎn)高于PCB。代表技術(shù)有臺積電的CoWoS。

• 3D封裝

• 核心技術(shù)： 將芯片直接堆疊起來，通過TSV 進(jìn)行垂直方向的電性連接。

• 特點(diǎn)： 集成度最高，互聯(lián)路徑最短，極大地提升了系統(tǒng)性能和能效，是打破“內(nèi)存墻”的關(guān)鍵技術(shù)。代表技術(shù)有臺積電的SoIC、英特爾的Foveros。

總結(jié)對比

這五個(gè)階段并非完全替代關(guān)系，而是并存發(fā)展，各自在不同的應(yīng)用場景中發(fā)揮著不可或-缺的作用。封裝技術(shù)的演進(jìn)，是電子產(chǎn)業(yè)持續(xù)創(chuàng)新的縮影和關(guān)鍵驅(qū)動力。

半導(dǎo)體封裝清洗-合明科技芯片封裝前錫膏助焊劑清洗劑介紹：

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會作為一個(gè)長期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

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